Metodologia della ricerca e statistica per la psicologia: pacchetto last-minute

Formulari, i passaggi chiave del metodo per ogni argomento e 16 esercizi, con le soluzioni complete in fondo.

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1Formule e metodi

Statistica descrittiva

Media
x̄ = Σx/n
Deviazione standard campionaria
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
valore centrale dei dati ordinati
Punteggio z
z = (x − μ)/σ
Distribuzione normale
68% entro ±1σ, 95% entro ±2σ

Probabilità

Complementare
P(not A) = 1 − P(A)
Regola della somma
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Eventi indipendenti
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilità condizionata
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomiale
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Distribuzione normale

Punteggio z
z = (x − μ)/σ
Sotto x
P(X < x) = Φ(z)
Sopra x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Tra due valori
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentile
x = μ + z·σ

Metodo

  1. Converti il valore in un punteggio z: z = (x − μ)/σ.
  2. Cerca Φ(z), l’area a sinistra di z.
  3. Per l’area a destra usa 1 − Φ(z); per un intervallo sottrai le due aree a sinistra.
  4. Per un percentile procedi a ritroso: trova z per l’area, poi x = μ + z·σ.

Intervalli di confidenza

σ nota
x̄ ± z·σ/√n
σ incognita
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z critico
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Numerosità campionaria
n = (z·σ/E)², rounded up

Metodo

  1. Scegli tra z (σ della popolazione nota) e t (solo la s del campione, con n − 1 gradi di libertà).
  2. Trova il valore critico per il livello di confidenza.
  3. Margine di errore: E = valore critico × deviazione standard/√n.
  4. Intervallo: x̄ ± E.

Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Test z per una media
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Test t per una media
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Bilaterale al 5%
rifiuta H0 se |z| > 1,96
Intervallo di confidenza
x̄ ± z·σ/√n

Metodo

  1. Formula H₀ e H₁ e stabilisci se il test è unilaterale o bilaterale.
  2. Calcola la statistica test: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), oppure con s e t.
  3. Confrontala con il valore critico, oppure trova il p-value.
  4. Rifiuta H₀ se la statistica supera il valore critico (p inferiore ad α) ed esprimi la conclusione a parole.

Regressione lineare e correlazione

Somme dei quadrati
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Pendenza
b = Sxy/Sxx
Intercetta
a = ȳ − b·x̄
Correlazione
r = Sxy/√(SxxSyy)
Residuo
e = y − ŷ

Test chi quadrato

Statistica test
χ² = Σ(O − E)²/E
Bontà dell’adattamento
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Indipendenza
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Valori critici (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Decisione
rifiuta H0 se χ² > χ²crit

2Esercizi

1.Metodi di ricerca in psicologiaMedia

Un nuovo questionario sulla depressione predice quali studenti cercheranno un trattamento nel corso dell'anno successivo. Ciò sostiene quale tipo di validità?

  1. AValidità predittiva
  2. BValidità di facciata
  3. CValidità concorrente
  4. DValidità di contenuto
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Un partecipante assume un farmaco o una pillola di zucchero ma non sa quale, mentre il ricercatore lo sa. Di quale disegno si tratta e quale distorsione resta possibile?

  1. ADoppio cieco; nessuna distorsione è possibile
  2. BCieco singolo; le caratteristiche della richiesta sono impossibili
  3. CStudio in aperto; gli effetti placebo sono completamente controllati
  4. DCieco singolo; la distorsione dello sperimentatore è ancora possibile
3.Statistica descrittivaMedia
2025303540455055

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 56, 39, 17, 23, 57, 55, 31.

n = 7
s =
4.Statistica descrittivaDifficile
z −2−1012

Una grandezza ha distribuzione normale con media 170 e deviazione standard 10. Quale proporzione P dei valori è superiore a 160?

μ = 170σ = 10x = 160
P =
5.ProbabilitàMedia
n = 13k = 5N = ?

In quanti modi N si può scegliere un comitato di 5 persone da un gruppo di 13? L'ordine non conta.

n = 13k = 5
N =
6.ProbabilitàDifficile
xp(x)10,1520,3530,340,2μ

X ha la distribuzione mostrata e Y = 3X + 4. Trova la deviazione standard σY di Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,15, 0,35, 0,3, 0,2Y = 3X + 4
σY =
7.Distribuzione normaleMedia
−3−2−10123zarea ombreggiata a destra di z = 0,8508

Trascina z in modo che l’area ombreggiata sotto la curva normale standard, a destra di z, sia 0,8508. Trova z con due decimali.

A = 0,8508
z =
8.Distribuzione normaleDifficile
557085100115130145puntiin basso 85%

I valori di i punteggi del QI sono distribuiti normalmente con media 100 punti e deviazione standard 15 punti. Trascina la soglia in modo che il 85% più basso ombreggiato stia alla sua sinistra. Trova la soglia x.

μ = 100 puntiσ = 15 punti85%
x = punti
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 11, s = 6LUx̄ = 61,5E = ?90%

Un campione di 11 elementi ha media 61,5 e deviazione standard s = 6. La popolazione è approssimativamente normale. Trova il margine di errore E di un intervallo di confidenza al 90 % per la media.

n = 11x̄ = 61,5s = 690%t(10) = 1,812
E =
10.Intervalli di confidenzaDifficile
μ₁ − μ₂, t(19) = 2,0930LUx̄₁ − x̄₂E = ?95%

Si provano due fertilizzanti. Gruppo di parcelle 1: 10 parcelle, resa media 56 kg, deviazione standard 1 kg. Gruppo di parcelle 2: 11 parcelle, media 64,5 kg, deviazione standard 10 kg. Supponi varianze uguali (t combinato, df = n₁ + n₂ − 2). Trova il margine di errore E dell’intervallo di confidenza al 95% per μ₁ − μ₂.

n₁ = 10x̄₁ = 56s₁ = 1n₂ = 11x̄₂ = 64,5s₂ = 1095%t(19) = 2,093
E = kg
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
t −2,0302,03

Un campione di 36 studenti ha un punteggio medio di 92,25 e una deviazione standard campionaria di 15. Trova la statistica test t per H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 92,25s = 15n = 36
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
−1,961,96z = ?

In una sperimentazione, 38 pazienti su 150 con il trattamento A guariscono, e 32 su 200 con il trattamento B. Usando la proporzione combinata, trova la statistica test z per H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 38n₁ = 150x₂ = 32n₂ = 200
z =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy14771789201072312926148xy152025100150

La tabella riporta 5 osservazioni appaiate di x = temperatura in °C e y = gelati venduti. Trova il coefficiente di determinazione r² della retta dei minimi quadrati.

n = 5
r² =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy2474526558611071xy510506070x = 7

La tabella riporta 5 osservazioni appaiate di x = ore di studio e y = voto all’esame. Usa la retta dei minimi quadrati ŷ = a + b·x. Si effettua una nuova osservazione (7, 64). Trova il suo residuo e = y − ŷ.

n = 5(7, 64)
e =
15.Test chi quadratoMedia
tossenessuna tosseTotalefumatori291140non fumatori411960Totale7030100

La tabella di contingenza riporta le frequenze osservate. Calcola la statistica chi quadrato χ² per il test di indipendenza tra la variabile di riga e quella di colonna. Non usare la correzione di continuità.

N = 1002 × 2
χ² =
16.Test chi quadratoDifficile
dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

Un test chi quadrato di bontà dell’adattamento confronta le frequenze osservate in 7 categorie con proporzioni attese completamente specificate (nessun parametro è stimato dai dati). Usando la tabella, trova il valore critico χ²crit al livello di significatività α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: A · Validità predittiva

Perché è questa la risposta

La validità predittiva si dimostra quando i punteggi predicono un criterio successivo. La validità concorrente usa un criterio misurato nello stesso momento.

Risposta

A · Validità predittiva
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: D · Cieco singolo; la distorsione dello sperimentatore è ancora possibile

Perché è questa la risposta

In un disegno in cieco singolo i partecipanti non conoscono la propria condizione, il che controlla le aspettative legate al placebo. La conoscenza del ricercatore può ancora influenzare i risultati, per cui si preferiscono i disegni in doppio cieco.

Risposta

D · Cieco singolo; la distorsione dello sperimentatore è ancora possibile
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 16,68

Statistica descrittiva: la media è la somma divisa per n; la mediana è il valore centrale dei dati ordinati (la media dei due centrali se n è pari). La deviazione standard campionaria è s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Un punteggio z = (x − μ)/σ dice a quante deviazioni standard dalla media si trova un valore.

Media

x̄ = 278/7 = 39,71

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = 16,29² + (−0,7143)² + (−22,71)² + (−16,71)² + 17,29² + 15,29² + (−8,714)² = 1669

Deviazione standard

s = √(1669/6) = 16,68

Risposta

s = 16,68
4.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,8413

Statistica descrittiva: la media è la somma divisa per n; la mediana è il valore centrale dei dati ordinati (la media dei due centrali se n è pari). La deviazione standard campionaria è s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Un punteggio z = (x − μ)/σ dice a quante deviazioni standard dalla media si trova un valore.

Standardizza

z = −1

Tavola della normale standard

Φ(−1) = 0,1587
P = 1 − 0,1587 = 0,8413

Risposta

P = 0,8413
5.Probabilità

Risposta: N = 1287

Probabilità: con esiti equiprobabili, P(A) = casi favorevoli/casi possibili. Per eventi indipendenti si moltiplica: P(A e B) = P(A)·P(B). Il complementare aiuta spesso: P(almeno uno) = 1 − P(nessuno). Binomiale: in n prove indipendenti con probabilità di successo p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Combinazioni

C(13, 5) = (13·12·11·10·9)/(5·4·3·2·1) = 1287

Risposta

N = 1287
6.Probabilità

Risposta: σY = 2,92

Variabili aleatorie discrete: una distribuzione di probabilità elenca ogni valore x che una variabile può assumere con la sua probabilità p(x); le probabilità sono comprese tra 0 e 1 e sommano a 1. Il valore atteso (media) è E(X) = Σx·p(x), la media a lungo termine. La varianza è Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², e la deviazione standard è σ = √Var(X). Per una trasformazione lineare Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) e σY = |a|·σX; aggiungere una costante non cambia la dispersione.

Dispersione di X

μ = 2,55, Var(X) = 0,9475, σX = 0,9734

Trasformazione lineare

σY = |3|·0,9734 = 2,92

Risposta

σY = 2,92

La media invece si sposta: E(Y) = 3·2,55 + 4 = 11,65.

7.Distribuzione normale

Risposta: z = −1,04

Da un’area a z: Φ(z) è l’area a sinistra di z. Per un’area di coda sinistra A, trova z con Φ(z) = A nella tabella. Un’area di coda destra A significa Φ(z) = 1 − A. Un’area centrale A tra −z e z lascia (1 − A)/2 in ciascuna coda, quindi Φ(z) = (1 + A)/2. Per un valore x, usa x = μ + zσ.

Area a sinistra di z

Φ(z) = 1 − 0,8508 = 0,1492

Leggi la tabella z al contrario

Trova 0,1492 dentro la tabella e leggi z.

z = −1,04

Risposta

z = −1,04
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 115,6 punti

Da un’area a z: Φ(z) è l’area a sinistra di z. Per un’area di coda sinistra A, trova z con Φ(z) = A nella tabella. Un’area di coda destra A significa Φ(z) = 1 − A. Un’area centrale A tra −z e z lascia (1 − A)/2 in ciascuna coda, quindi Φ(z) = (1 + A)/2. Per un valore x, usa x = μ + zσ.

Area a sinistra

Φ(z) = 0,85

z dalla tabella

z ≈ 1,04

Di nuovo nelle unità originali

x = 100 + 1,04·15 = 115,6 punti

Risposta

x = 115,6 punti
9.Intervalli di confidenza

Risposta: E = 3,278

Intervallo di confidenza per una media: x̄ ± margine di errore. Con σ della popolazione nota il margine è z·σ/√n; se hai solo la deviazione standard campionaria s, usa t con n − 1 gradi di libertà: t·s/√n. Valori critici: z = 1,645 (90 %), 1,96 (95 %), 2,576 (99 %). Per ottenere un margine pari a E o inferiore serve n ≥ (z·σ/E)², arrotondato per eccesso.

Valore critico

df = n − 1 = 10, t = 1,812

Margine di errore

E = 1,812·6/√11 = 3,278

Risposta

E = 3,278
10.Intervalli di confidenza

Risposta: E = 6,664 kg

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

Deviazione standard combinata

sp² = (9·1² + 10·10²)/19 = 53,11
sp = 7,287

Margine di errore

E = 2,093·7,287·√(1/10 + 1/11) = 6,664

Risposta

E = 6,664 kg
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = −3,1

Test su una media: la statistica test misura a quanti errori standard la media campionaria si trova dal valore dichiarato in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) se σ è nota, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) se viene stimata dal campione. Un intervallo di confidenza è x̄ ± (valore critico)·(errore standard).

Errore standard

SE = 15/√36 = 15/6 = 2,5

Statistica test

t = (92,25 − 100)/2,5 = −3,1

Risposta

t = −3,1
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| > 2,03, quindi H₀ viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: z = 2,16

Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.

Proporzioni campionarie

p̂₁ = 38/150 = 0,2533
p̂₂ = 32/200 = 0,16
p̂ = 70/350 = 0,2

Errore standard sotto H₀

SE = √(0,2·0,8·(1/150 + 1/200)) = 0,0432

Statistica test

z = (0,2533 − 0,16)/0,0432 = 2,16

Risposta

z = 2,16

|z| > 1,96, quindi H₀ viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r² = 0,9906

Regressione ai minimi quadrati: con x̄ e ȳ le medie, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² e Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la retta ŷ = a + b·x ha pendenza b = Sxy/Sxx e intercetta a = ȳ − b·x̄, quindi passa sempre per (x̄, ȳ). Il coefficiente di correlazione di Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) è compreso tra −1 e 1; r² è la frazione della variabilità di y spiegata dalla retta.

Medie

x̄ = 100/5 = 20
ȳ = 550/5 = 110

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 546
Syy = Σ(y − ȳ)² = 3344

Coefficiente di determinazione

r² = 546²/(90·3344) = 0,9906

Risposta

r² = 0,9906

Circa il 99,06% della variabilità di y è spiegato dalla retta.

14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: e = 3,95

Regressione ai minimi quadrati: con x̄ e ȳ le medie, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² e Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la retta ŷ = a + b·x ha pendenza b = Sxy/Sxx e intercetta a = ȳ − b·x̄, quindi passa sempre per (x̄, ȳ). Il coefficiente di correlazione di Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) è compreso tra −1 e 1; r² è la frazione della variabilità di y spiegata dalla retta.

Medie

x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 286/5 = 57,2

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 114

Retta di regressione

b = 114/40 = 2,85
a = 57,2 − 2,85·6 = 40,1
ŷ = 40,1 + 2,85·x

Valore previsto

ŷ = 40,1 + 2,85·7 = 60,05

Residuo

e = 64 − 60,05 = 3,95

Risposta

e = 3,95

Il punto si trova sopra la retta.

15.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 0,1984

Test chi quadrato: confronta le frequenze osservate O con le frequenze E attese sotto H₀ usando χ² = Σ(O − E)²/E. Bontà dell’adattamento: E = n·p per ogni categoria, gl = k − 1 (meno uno in più per ogni parametro stimato dai dati). Indipendenza in una tabella r × c: E = totale di riga × totale di colonna / totale generale, gl = (r − 1)(c − 1). Rifiuta H₀ quando χ² supera il valore critico per l’α scelto.

Frequenze attese

fumatori: 40·70/100 = 28, 40·30/100 = 12
non fumatori: 60·70/100 = 42, 60·30/100 = 18

Statistica chi quadrato

χ² = (29 − 28)²/28 + (11 − 12)²/12 + (41 − 42)²/42 + (19 − 18)²/18
χ² = 0,1984

Risposta

χ² = 0,1984

gl = 1. Con α = 0,05 il valore critico è 3,841, quindi H₀ (indipendenza) non viene rifiutata.

16.Test chi quadrato

Risposta: χ²crit = 12,59

Test chi quadrato: confronta le frequenze osservate O con le frequenze E attese sotto H₀ usando χ² = Σ(O − E)²/E. Bontà dell’adattamento: E = n·p per ogni categoria, gl = k − 1 (meno uno in più per ogni parametro stimato dai dati). Indipendenza in una tabella r × c: E = totale di riga × totale di colonna / totale generale, gl = (r − 1)(c − 1). Rifiuta H₀ quando χ² supera il valore critico per l’α scelto.

Gradi di libertà

df = 7 − 1 = 6

Tabella

χ²crit(df = 6, α = 0,05) = 12,592

Risposta

χ²crit = 12,592

Rifiuta H₀ se il χ² calcolato è maggiore di questo valore.

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